2010年2月4日 星期四

[Vin]ADAⅠ代黑土氮循環測試~

原文酷蝦連結:http://www.coolshrimp.com/viewthread.php?tid=48849&extra=page%3D1


  
 過去經驗利用ADAⅠ代黑土(下稱ADAⅠ)養蝦的蝦友不在少數,大都數的蝦友均認同: ADAⅠ在初設缸一個月是最難使用,問題很多,不是爆絲藻就是死蝦,在束手無策下,只能退而求其次,三個星期至一個月後再放蝦試水。

  從二種主要的ADAⅠ測試與分析之數據,說明ADAⅠ之NPK含量的確很高,而經過二天浸泡後,ADAⅠ的釋放或吸附特性,顯著改變水質的數據,然而,僅二天的數據只能作為初步參考,對實際操作設缸之助益也相當有限! 是否有因應之對策呢?讓蝦友苦思不解與不敢輕易嚐試,再者,有系統的測試也沒被提出來討論過,本次的測試就是希望讓蝦友能更清楚了解與運用ADAⅠ養蝦。

  為讓蝦友了解設缸後ADAⅠ釋放各種氮元素與硝化菌硝化過程之消長關系,NB團隊設計二組實驗,實驗目的在了解ADAⅠ代黑土設缸後,所釋出的氮元素如:NH3(氨) 、NH4(銨)、 NO2(亞硝酸)、 NO3(硝酸鹽)等,同時應用二種不同硝化菌種,透過每天測量水質變異,詳細比較新設缸水槽中氮循環過程演化之特性,時程為期一個月,測試全程未換水,希望此結果有助於提供給ADAⅠ愛好者寶貴的設缸資訊。


首先先介紹使用的相關硬體、設備、測試方法與測試劑等。

為排除舊系統舊濾材已培菌之外來影響,本次測試之硬體設備,均為未下水的新品,僅選用外掛作過濾與培菌設備,沒有再外接圓桶增強過濾,(全程未換水(但在1月4日與1月18日分別加2升RO純水),亦沒額外打氣(因溫度低,溶氧量OK)
硬體包含:

硬體:
☆底部未連通2尺隔缸乙座(60長X22cm寬x20cm高)
☆3尺燈具x1座(每日定時開燈5小時)
☆強制過濾外掛x2台
☆全新濾材300gx2份
☆過濾白棉x2片
☆2009年11月份伊吉代理ADAⅠ2kgx2份


測試時間:
2009年12月27日起至2010年元月27日

測試組菌種添加方式:
☆A組:
B牌(號稱最強硝化菌),初期加添加1g粉狀物及一根玻璃液體,之後每星期添加1g,重量由電子秤量得。
   

☆B組:
N.B硝化活菌,第一星期每天添加3~5CC。之後,每星期添加一次也是3~5CC。
   




測試液選用:由於市面上測試劑均以顏色作判別,無法精確讀取數據,為避色因判讀誤差,在測試後數據判定以最接近的參考色標為依據,均取最大值。
☆Tetra NH3/NH4測試劑
☆西肯NO2/NO3測試劑



測試加入缸中的原水數據
NH4:0mg/L NO2:為0mg/L  NO3:為0.2~1mg/L
  

A組:加ADAⅠ2Kg 與B牌硝化菌1克,注滿水後的狀況
  

B組:加ADAⅠ2Kg與N.B.硝化活菌3~5CC,注滿水後的狀況
  

此批黑土,水真的不容易清澈啊

設缸完成後,第二小時測試結果:
氨:
A組:
  
B組:
  

NO2:左邊為A組,右邊為B組
  


NO3:左邊為A組,右邊為B組
  
PS:爾後測NO2與NO3均以相同的位置表示:左邊為A組,右邊為B組

只能說我的天啊~!!!!
真是恐怖
雖然氨在弱酸環境是要毒的
但二小時就釋放出驚人的量
同時,NO2、NO3也開始上飆升




接下來的資料
如果一張一張圖貼,要貼個百來張,會貼到地老天荒……網路中斷、電腦當機
所以,為簡化結果,以統計圖表呈現逐日測得的數據~  

說明如何看圖~~直接滑鼠點圖==>可放大圖
A組之結果以藍色曲線表示,虛線藍色箭頭為測量日相對應測量圖
B組之結果以粉紅色直條表示,粉紅色箭頭為測量日相對應測量圖,粗箭頭指示測量值為零


另外說明:
  因為以測試劑測得數據,僅為參考值,無法非常準確。此外,不論那一種測試數據取得,均以目測取最大值。因而統計的結果無法看出非常詳細的變化,但對趨勢掌握仍有很大的幫助。


先談談氮循環吧,所謂的氮循環:固氮作用>>氨/銨>>NO2->>NO3->>N2(脫氮作用)
有興趣可參考KU大的文章
http://www.coolshrimp.com/viewthread.php?tid=25&extra=page%3D1
而其相對應的化學式如後:
  NH4+ + 1.5O2 → 2H﹢+ H2O + N02¯
  NO2¯ + 0.5O2 → NO3¯ 

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先將結果以各組別分群呈現
A組:
 
A組實驗之氨/銨、亞硝酸鹽與硝酸鹽逐日實測結果,以藍色點實線、棕色三角形虛線與紅色直條線分別表示,氨/銨的變化參考右側為藍色座標軸,左側黑色座標軸則為亞硝酸鹽與硝酸鹽。
 氨/銨的日變異呈現階梯式的下降
 第一天的爆值現象與ADA官網及德國分析結果一致
 ADAⅠ氨/銨含量為所有氮化合物最高者
 在第16天後降為零,不再變化,此為好現象。


  亞硝酸鹽日變異與氨/銨略呈消長
  而亞硝酸鹽在第六天開始明顯增加
  第一次1月4日補水2升,也讓亞硝酸鹽濃度短暫下降
  至第10天又開始爆增
  而氨/銨則呈反相變化
  說明第一週氮循環過程已被硝化菌啟動
  而亞硝酸鹽濃度最高出現在第二週
  與公認ADAⅠ第二週或第三週可開始放試水蝦的認知相近
  而在第14天後
  亞硝酸鹽濃度也明顯劇降
  至第20天左右已降至0.1mg/L
  並維持此濃度至實驗結束
  但無法完全化除亞硝酸鹽


   硝酸鹽日變異呈現逐日累積的趨勢
   並未呈現下降的現象
   亦即亞硝酸鹽被化除與ADAⅠ釋放後所產生硝酸鹽的累積結果
   這也與蝦友的經驗相近~硝酸鹽濃度很容易破表。
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B組:
 
同上圖的圖說,B鉏的結果
 氨/銨的日變異
 設缸第一天為氨/銨達最高值約5mg/L
 之後逐日顯著下降,於第七天歸零
 此後仍持續維持零值
 雖ADAⅠ仍持續釋放氨/銨
 然而,因硝化菌啟動氮循環過程
 逐步將被釋放氨/銨氧化後代謝為亞硝酸鹽
 再有效化除為硝酸鹽
 從硝酸鹽濃度在第二天明顯上升可見端倪


  亞硝酸鹽日變異則與氨/銨略為不同
  由於ADAⅠ燒結亞硝酸鹽量相對較低
  其釋放的速度亦較慢
  但第六天開始爆升,維持將近一個星期的高值後
  第12天劇降,期間1月4日第一次補水2升,也讓亞硝酸鹽濃度短暫下降
  而後可能因代泄與ADAⅠ釋放又上升
  但於第17天歸零後持續保持至結束測試時間


   硝酸鹽日變異又與前二者不同
   第2天後上升至30mg/L,共維持了八天後
   再與亞硝酸鹽同步增加濃度三天後
   產生戲劇性的變化~劇降20mg/L
   於18天後亦歸零,不再變化振盪
   若比較三條線之消長
   可發現有效的氮循環反應
   甚至可將含氮元素有毒物化學物質全數化除
   實在是難能可貴
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再談交叉比對的方式:
比較使用不同硝化菌二組實驗對ADAⅠ氨源釋放與氧化之日變化情況


 
     上圖顯示ADAⅠ的氨/銨含量高的事實
     初期即大量被釋放
     二組實驗在氨/銨日變化趨勢均呈現向下減少
     A組在氨/銨氧化為亞硝酸鹽
     明顯較B組為慢
     B組於第一週即將氨/銨濃度透過氮循環過程降為零
     A組亦以同樣的過程較緩慢地執行
     在第二週後A組實驗才呈現與A組相同的效用
     此後,ADAⅠ再釋放的氨/銨持續被硝化菌化除
     無法再累積濃度
     此時二組實驗才呈現相近的結果 

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     再比交叉比對二組實驗亞硝酸鹽釋放與化除的結果
     可看出有趣現象
     最大值出現A組較B組延遲約一個星期
     參考氨/銨的逐日變化線走勢
     推斷可能是B組在氨/銨氧化為亞硝酸鹽之效率較A組快
     第一個星期由ADAⅠ所釋放之氨/銨幾乎全數轉化為亞硝酸鹽
     產生第一週的亞硝酸鹽高峰
     第二周在1月4日加水RO水後亞硝酸鹽濃度被稀釋
     於二組實驗均顯示此影響,而後亞硝酸鹽濃度又再竄升
     然而強勢去化除亞硝酸鹽的B組於11天後
     亞硝酸鹽濃度顯著下降
     此時,A組亞硝酸鹽濃度才達最高峰
     第三週後A組亞硝酸鹽濃度亦被硝化菌有效化除
     然而,可惜的是一個月的測試
     仍有殘留亞硝酸鹽濃度為0.1mg/L 


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  理論上氮循環為相當流暢的化學反應
  然而,眾所皆知,要化除硝酸鹽濃度似乎不易
  必須有特別的方法,如換水、水生植物吸收、厭氧菌、化除器與吸附劑等
  在本實驗中並未使用額外的方法去完成脫氮作用
  僅觀察ADAⅠ釋放所含氮化合物與硝化菌間的氮循環反應作用


     比較二組實驗在硝酸鹽逐日變化表現
     可清楚看出,二組實驗的硝酸鹽呈現反相位的走勢
     A組持續累積濃度,然而B組濃度則在第一週半後出現濃度急遽下降
     詳細比較二組在第一週的表現可發現
     B組硝酸鹽濃度較A組高一倍
     相同的ADAⅠ釋放鹽類
     理論上不應產生如此大的差異性
     是故可推論B組在第一天設缸後即已啟動氮循環反應
     肇致第一天後氨/銨開始被氧化為亞硝酸鹽
     並進一步被化除為硝酸鹽
     使硝酸鹽濃度增加較A組為高
     而第二週後,A組濃度仍不斷累積
     反觀B組則持續地並有效地化除硝酸鹽
     最後達0mg/L的狀態
     這也二組實驗出現最大差異之處
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附記: 
  本實驗站在中立立場將過去大家不了解的問題,嚐試透過實驗分享給大家,不下任何的結論與作任何批判。若對結果有存疑,歡迎運用相同的方式再作一次實驗,一定可以獲得相近的結果,這是科學/實驗注重的忠於實驗結果的精神。


2/4日再補二張圖:
1月12號B組爆菌後的圖:


更近拍:

爆菌同時水略變濁白,所有氮化學物測試值均歸零


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因應蝦友傳訊訊問放蝦時間
在此附代說明:
這次的測試著重在監測ADAⅠ釋放氮化合物的情況
並未放任何蝦隻與種植任何水草
ADAⅠ設缸從"數據的變化"可推論
使用ADAⅠ設缸須有預轉(Spin-up)時間,才能達到穩態
如果使用相同的設備養蝦
"A牌二個星期左右,B牌至少三個星期以上"才適合放蝦
然而,每位蝦友設缸環境都明顯不同
所以……放蝦時間是無法僅僅經由本實驗後作出明確的定論
但最少提供大家可靠的數據作參考

再提醒一下:
1本次實驗使用非常非常陽春的設備
2全新的設備、全新的濾材與乾淨水源

以上的提醒
再跟您養蝦的設備、環境作個比較就……………嘿嘿
應該有方向了吧


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